Atom Modelleri nelerdir?

[Azot]

Maddenin temelinde atom adı verilen çok küçük parçacıklardan oluştuğu kavramı eski yunanlılara kadar uzanır.Milattan önce 5. yüzyılda Leucippus ve Democritus maddenin sonsuz küçük parçacıklara ayrılamayacağını öne sürdüler.Onlar,bir madde daha küçük parçalara bölünmeye devam edilirse en sonunda atomun bölünmeyeceğini iddia ediyorlardı.Atom sözcüğü Yunanca’da bölünmez anlamına gelen atomos sözcüğünden türetilmiştir.

Eski yunan atom kuralları planlı deneylere dayanmıyordu.Bunun için yaklaşık 2000 yıllık bir zaman süresince atom kuramı sadece tartışılmaktan öteye gidilmedi.Atomların varlığı Robert Boyle tarafından THE SCEPTİCAL CHYMİST (1661),Isaac Newton tarafından da Principia (1687) ve Opticks(1704) kitaplarında kabul edilmişti . Fakat John Dalton’ un 1803-1808 yılları arasında geliştirip önerdiği atom modeli kimya tarihinde en önemli aşamalardan biri olmuştur.

Atomun alt konuları:

a) ATOM MODELİ TASARLAMA

Sınıfta gördüğümüz sıra, kara tahta, sınıfın duvarları, sınıfı dolduran hava bir bütün olarak değerlendirilir. Gözlemciye, sanki maddede bir süreklilik varmış gibi gelir. Duvarın yüzündeki sıvayı kaldırdığımızda duvarın yan yana ve üst üste konulmuş tuğlalardan oluştuğunu görürüz. Tuğlaların birbirine tutunmasını aralarına konan kum ve çimentodan yapılmış harç sağlar. Demek ki bütün olarak gözüken duvar, çok çeşitli ve küçük parçacıklardan oluşmuştur.Tuğlayı parçalasak görebildiğimiz en küçük parça gene tuğladır. Çok küçük tuğla parçasını 20 katili bir bina kadar büyütsek, tuğlanın da daha küçük taneciklerin yan yana gelmesiyle oluştuğunu anlardık.Bir flit tulumbasına su doldurup 2 metre uzaktan duvara sıksak sıvanın da küçük parça­cıklarından, taneciklerden oluştuğunu görürüz. Gözle sudaki bu parçacıkları göremeyiz. Ancak dolaylı olarak flit tulumbasını duvara sıkınca görmekteyiz.Kapalı iki kutu alıp bunların içinde ne olduğunu, kapağını açmadan anlamak için kutuları aşağı yukarı, sağa, sola çevirerek içinden çıkan sesleri dinlemeye çalışırız.Birinci kutuda çalkalanma sesi, ikinci kutuda ise bir tıkırtı duyuluyorsa birinci kutuda sıvı bir madde, ikinci kutuda ise katı bir madde vardır yargısına varabiliriz.Böylece birinci kutu için bir sıvı modeli, ikinci kutudaki madde içinde bir katı modeli kurmuş oluruz.

Bilim adamlarının yaptıkları da bir bakıma yukarıdaki kutu denemesine benzer.

b) ATOM MODELLERİ VE YAPISI

Democritus ve Leucippos, maddenin bölünmeyecek taneciklerden oluştuğunu çok eski çağlarda ileri sürmüşlerdi. Platon ve Aristotoles bu görüşe karşı çıkmış ve maddenin daha küçük parçalara bölünebileceğini savunmuşlardır. Bu görüşün ortaya atılmasından yaklaşık 2000 yıl sonra 1803 yılında John Dalton tarafından bilimsel gerçeklere dayanan bir atom kuramı açıklanmıştır.Atomun varlığını kanıtlayan delillerden kütlenin korunumu ve sabit oranlar gibi kanunlar Dalton atom modeline temel oluşturur.

-

c) ATOMDAKİ TEMEL TANECİKLER

En basit madde türü olan element, "atom" denilen temel birimlerden oluşmuştur. Atom, bir elementin, kendine ait kimyasal özelliklerini taşıyan en küçük parçasıdır. Atom, çekirdek ve elektronlardan oluşmuştur. Çekirdek, atomun kütlesini meydana getiren bölüm olup proton ve nötron adı veri­len tanecikleri içermektedir. Atomdaki temel taneciklerin yük ve kütle özellikleri, aşağıdaki tabloda gösterilmektedir:

Tanecik

Sembol

Yük (*)

Kütle (**)

Proton

p

+1

1,0073=1Elektron

e

-1 1/836 = 0Nötron

n

0 1,0087 = 1Yük birimi olarak "elektron yükü" veya "elemanter yük" şek­linde verilen 1,6 x 10T19 kulon birimi kullanılmaktadır. Ancak buradaki uygulamalarda yükün birimi ile ilgilenilmeyecektir.

Kütle birimi olarak "atomik kütle birimi" kullanılmıştır. 1 ato­mik kütle birimi (akb), bir 12C atomunun kütlesinin 1/12’sidir. Bu konu, ayrıntılı olarak ileride ele alınacaktır.

Tabloda görüldüğü üzere bir elektronun kütlesi, bir protonun küt­lesinin 1/1836’sı kadardır. Bu, çok küçük bir sayı olduğundan, elektronların, atomun toplam kütlesine katkısı ihmal edilebilir. Çekirdekte bulunan taneciklere (yani proton ve nötronlara) nükleonlar denir.

ATOM NUMARASI (A.N)

Bir elementin atom numarası, çekirdeğindeki proton sayısıdır. Elementi tanımlayan en önemli özelliktir. Her elementin kendine özgü bir atom numarası vardır. Aynı atom numarasına sahip iki element olamaz.

KÜTLE NUMARASI (K.N)

Bir atomun çekirdeğindeki proton ve nötron sayılarının toplamı­dır. (Başka bir ifadeyle, kütle numarası nükleon sayısına eşittir) Sembolü X olan bir element;

K.N

X şeklinde ifade edilir.

A.N.

ÇEKİRDEK YÜKÜ (Ç.Y)

Çekirdekte sadece protonlar yük taşımaktadır. O halde çekirdek yükü, proton sayısına eşittir. d) ORBİTALLER

Modern atom teorisindeki en önemli noktalardan biri, elektronların Bohr atom modelinde öngörüldüğü gibi dairesel bir yörüngede değil, adeta bir bulut gibi, belirli bir bölgeye dağılmış olarak bulunmasıdır. Elektronun bulunma olasılığının en fazla olduğu hacimsel bölgelere orbital denir. Orbital şekilleri, elektronun ait olduğu enerji alt düzeyine göre belirlenir. Buna göre s, p, d ve f alt düzeylerindeki orbitallere ait şekiller birbirinden farklıdır. Bir orbitalde en fazla 2 elektron bulunabilir. Bir temel enerji düzeyinde n2 tane orbital bulunur (n= Temel enerji düzeyinin numarası).

s Ortitalleri

(s) alt düzeyinin elketron kapasitesi 2’dir. Bir orbitalde de en fazla 2 elektron bulunabileceğinden, bir (s) alt düzeyinde 1 tane orbital vardır. (s) orbitalinin şekli, x – y – z koordinat sisteminde küreseldir.

p Orbitalleri

(p) alt düzeyinin elektron kapasitesi 6 ve bir orbitalin elektron kapasitesi 2 olduğundan, bir (p) alt düzeyinde 3 tane orbital vardır. bunlar, sırasıyla x, y ve z eksenlerine göre simetrik birer çift şişkinlik şeklindedir.

[Hazeloi]

merkezinde yüklü çekirdek ve etrafında elektronlardan meydana gelmiştir. Atomlar elektrikçe yüksüzdür ve temel tanecikleri protonlar, nötronlar ve elektronlardan oluşmuştur.


Taneciğin Adı
Sembolü
Bağıl Yükü
Yükü
Kütlesi g
Proton
p
1
1,6x10-19
1,673x10-24
Nötron
n
0
0
1,675x10-24
Elektron
e
-1
-1,6x10-19
9,11x10-28




Bir elementin atom numarası Z, proton sayısı p na eşittir. Yüksüz atomalarda, proton sayısı p elektron sayısına e eşittir.
Kütle numarası A ise proton ve nötron sayılarının toplamınan eşittir.



A= p n

A

ZX şeklinde gösterilir.


Elektronları çekirdek etrafında bir bulut şeklinde göstermek mümkündür. Bulutların yoğun olduğu yerlerde elektronların bulunma olasılığı fazladır ve bulutlar orbital olarak adlandırılır. Orbitaller s, p, d, f harfleriyle isimlendirilir. Buna aynı zamanda açısal momentum kuantum sayısı denir ve l harfi ile gösterilir.



Baş kuantum sayısı n orbitalin temel enerji düzeyini, n2 ise orbital sayısını verir. Her orbitalde en fazla 2 elektron bulunur.



n =1 ise sadece s orbitali
n = 2 ise s ve p orbitali
n = 3 ise s, p, d orbitali
n = 4 ve yukarısında ise s, p, d, ve f orbitali bulunmaktadır.